DK175119B1 - Apparat, fremgangsmåde og beholder til behandling af biologiske væsker - Google Patents

Description

DK 175119 B1 i

Opfindelsen angår sterilisering (i betydningen at gøre fri for celler eller organismer, der er i stand til at dele sig, fx lymfocytter, protozoer, bakterier eller virus) af blod og blodprodukter eller 5 andre væsker, fx væsker med en biologisk oprindelse og/eller til brug i biologiske systemer herunder fx nærings- og bufferopløsninger, plasma, antihæmofil globulin etc., og specielt midler, der er egnet til brug ved en sådan procedure, enteral eller parenteral 10 eller udenfor kroppen, fx laboratoriereagenser, vævs·* kultur eller mikrobiologiske systemer etc.

Sædvanligvis sker sterilisering af humane blodprodukter ved inkubering ved en temperatur i størrelsesordenen 78°C i et langt tidsrum på måske 48 til 72 15 timer. Denne procedure er imidlertid relativt tidsrøvende og optager store mængder af relativt stort apparatur og kan resultere i væsentlige tab i virkning.

Det er formålet med nærværende opfindelse at undgå eller minimere en eller flere af ovennævnte 20 ulemper.

Nærværende opfindelse tilvejebringer et apparat til brug ved ultraviolet bestråling, hvilket apparat omfatter en ultraviolet strålingskilde til udstråling af ultraviolet stråling med en effektiv inaktive-25 ringsbølgelængde, en bæreanordning til at understøtte en substans, der skal bestråles under apparatets brug, og drejemekanismer til tilvejebringelse af en relativ drejebevægelse mellem den ultraviolette strålingskilde og substansen under apparatets brug, hvil-30 ket apparat er ejendommeligt ved, at apparatet omfatter en beholder til at indeholde substansen i form af en biologisk væske under apparatets brug, idet beholderen har sidevægge, der er i det væsentlige transparente for den ultraviolette stråling, en drejende be-35 holderbæreanordning til at understøtte beholderen og tillade beholderen at dreje på bæreanordningen; en drivmekanisme til direkte eller indirekte at dreje beholderen på bæreanordningen og den ultraviolette DK 175119 B1 2 strålingskilde placeret således, at den kan bestråle i det mindste en del af den drejende beholder på bæ-reanordningen med ultraviolet stråling med en effektiv inaktiveringsbølgelængde, hvorved et tyndt lag af 5 væsken i nærheden af sidevæggenes vægoverflade under apparatets brug passerer forbi den ultraviolette strålingskilde og steriliseres derved og blandes med væskens hovedmasse.

Ved et yderligere aspekt for opfindelsen til-10 vejebringes en fremgangsmåde til inaktivering af uønskede mikroorganismer i en substans, hvilken fremgangsmåde omfatter tilvejebringelse af en relativ drejebevægelse mellem substansen og en ultraviolet strålingskilde og er ejendommelig ved, at beholderen, 15 der indeholder substansen i form af en biologisk væske, anbringes på den drejende beholderbæreanordning, at igangsætte drivmekanismen til at dreje beholderen på bæreanordningen og at tænde den ultraviolette strålingskilde, der bestråler væsken i beholderen i 20 et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at inaktivere de uønskede mikroorganismer deri.

Forskellige former for beholderdrejning kan benyttes i overensstemmelse med opfindelsen. Generelt er en rulning af en hovedsageligt rørformet beholder 25 mest foretrukket. Det foretrækkes, at drejehastighe-den fortrinsvis vælges således, at den er tilstrækkelig hurtig til at give en passende blandingshastighed mellem hovedmassen af væsken og det tynde lag i nærheden af ydersidevægsoverfladen og generelt ikke så 30 hurtig, at det giver en betydelig centrifugal separering af væskekomponenterne og lagdannelse deraf. Passende sker drejningen ved fra 10 til 250 omdrejninger pr. minut.

Det indses, at beholderen kan være delvis fyldt 35 med væsken, der underkastes bestråling, eller kan være i det væsentlige helt fyldt, således at ved et vilkårligt givet trin under bestrålingen, kan det tynde lag af væske i nærheden af sidevæggens vægo- DK 175119 B1 3 verflade blot foreligge i form af en ydre zone af en udstrakt masse af væsken, eller, i tilfælde af en delvis fyldt rullende beholder, en diskret dannet film, hvis komponenter konstant udskiftes med væskens 5 hovedmasse efterhånden som rulningen skrider fremad.

Enhver UV stråling, der vides at være effektiv til inaktivering af mikroorganismer, kan benyttes i forbindelse med apparatet og fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Egnede UV strålingskilder omfatter de, 10 som genererer stråling i bølgelængdeområdet fra 100 til 400 nm, fortrinsvis fra 200 til 350 nm, fx UVA ved omtrentligt 320 til 400 nm, UVB ved omtrentlig 310 nm og UVC ved omtrentlig 254 nm.

Specielle lampekilder, som kan nævnes, omfatter 15 de, der fås fra GTE Sylvania Ltd, Charlestown, Ship-ley, West Yorkshire, Thorn EMI, Enfield, Middlesex og Philips Lightning, Croydon, Surrey, alle England.

Den krævede varighed af bestrålingen vil afhænge af forskellige faktorer så som intensiteten, pla-20 ceringen og antallet af kilder der benyttes, transmissionskarakteristikken for beholderens sidevægsmateriale, beholderopbygningen og følgelig blandingseffektiviteten deri og overfladearealet af det tynde lag af væske i nærheden af beholdersidevæggen og 25 mængden og arten af væsken, der behandles. Den nødvendige varighed kan imidlertid umiddelbart bestemmes ved simple forsøg og ved brug af passende teknikker kendt indenfor teknikken til opnåelse af inaktivering af de relevante mikroorganismer, og yderligere detal-30 jer er fremført i det følgende. Sædvanligvis vil varigheden passende være i området fra 2 til 60 minutter, fortrinsvis fra 5 til 30 minutter, fx 15 minutter, og strålingskilderne vælges og anbringes til at give en effektiv inaktiveringsdosering af ultraviolet 35 stråling indenfor et sådant tidsrum.

Apparatet kan også anvendes ved indirekte inaktivering af mikroorganismer, hvorved et fotoaktiverbart middel tilsættes væsken, idet midlet konverteres DK 175119 B1 4 fra en ikke inaktiverende form til en mikroorganisme-inaktiverende form ved UV bestråling. Et eksempel på et fotoaktiverbart middel af denne type, som kan nævnes, er et psoralen fx 8-methoxypsoralen, som ved ud-5 sættelse for UV-A stråling med en bølgelængde på 320 til 400 nm bliver i stand til at danne fotoadduktorer med DNA i lymfocytter, hvorved disse inaktiveres.

Forskellige former for beholdere kan benyttes i forbindelse med apparatet og fremgangsmåden ifølge 10 opfindelsen, herunder stive eller halvstive hovedsageligt strukturelt selvbærende - i det mindste når de er fyldt med væsken - flasker såvel som hovedsageligt fleksible poser. I sidstnævnte tilfælde, specielt når disse kun er delvis fyldte, vil der sædvanligvis kræ-15 ves en betydeligt højere grad af understøtning under rulning. Sådanne poser kan imidlertid være mere praktiske på grund af deres mere eller mindre sammenklappelige natur, som letter lagring, pakning og sikkerhed ved transfusion.

20 Ved et yderligere aspekt for opfindelsen tilve jebringes en beholder til brug i forbindelse med ap-paratet og fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilken beholder omfatter en hovedsagelig rørformet pose med sidevægge, der i det væsentlige er transparente for 25 den ultraviolette stråling og fortrinsvis har sidevæg sbæreorg aner for at bære sidevæggene i det mindste under en ultraviolet bestrålingsfase, således at beholderen har en hovedsagelig cylindrisk form til rulning af beholderen under bestrålingsfasen, hvorved et 30 udstrakt tyndt lag af væsken i forbindelse med sidevæggens overflade kan udsættes for en effektiv steriliserende dosis af ultraviolet bestråling, og det tynde lag i det væsentlige blandes med væskens hovedmasse i beholderen under beholderens rulning.

35 Sidevægsbæreorganerne kan have en vilkårlig passende form og kan være udformet sammen med sidevæggene, fx som korrugeringer dannet i sidevæggene, som fx kan strække sig i omkreds ret ningen, aksialt DK 175119 B1 5 eller skråt i forhold til beholderens centrale rotationsakse, og som har den fordel, at den øger blandingen under rulning af beholderen. Sidevægsbæreorganerne kan også være udformet som en separat udformet 5 struktur, der kan indgribe med sidevæggene for i det væsentlige at bære posen, når den i det væsentlige er fyldt med væske i en hovedsagelig cylindrisk form under rulning af beholderen. Sidevægsbæreorganeme er passende udformet og anbragt således, at de er afta-10 geligt indgribende med sidevæggene, for at minimere omkostningerne for individuelle biologiske væskebeholdere, ved at muliggøre, at hvert bæreorgan kan benyttes til et stort antal poser.

Et sådant aftageligt bæreorgan kan have en vil-15 kårligt passende form og kunne fx foreligge i form af en hovedsagelig rørformet selvbærende struktur af ultraviolet transparent materiale eller et hovedsageligt cylindrisk bur af et vilkårligt passende strukturmæssigt materiale, idet strålingen tillades at 20 passere mellem de adskilte elementer i buret.

Ved et foretrukket aspekt for opfindelsen tilvejebringes en beholder, der er egnet til brug ved ultraviolet bestråling af en biologisk væske, hvilken beholder er hovedsagelig cylindrisk for rulning under 25 brugen af denne under bestrålingen af væsken, og som har korrugerede sidevægge, der i det væsentlige er transparente for ultraviolet stråling, hvorved et udstrakt tyndt lag af væsken i nærheden af den korrugerede sidevægs overflade udsættes for en effektiv ste-30 riliserende dosis af ultraviolet stråling og det tynde lag i det væsentlige blandes med væskens hovedmasse i beholderen under beholderens rulning.

Med nærværende opfindelse kan der således ved hjælp af ultraviolet bestråling hurtigt og økonomisk 35 uden betydelig risiko for at mindske de funktionelle egenskaber for væsken opnås i det væsentlige fuldstændig og effektiv sterilisation af en biologisk væske for at inaktivere en eller flere af følgende: 6 em w w m

Bakterier, protozoer, herunder plasmodium, en art der giver malaria, trypanosomer, lymfocyter og lignende.

Andre mikroorganismer, som kan inaktiveres i større eller mindre grad, omfatter virus såvel DNA-type, fx 5 herpes simplex virus, som RNA-type, såsom Human Immu-nodefektvirus og pico-RNA virus, såsom Coxsackie virus.

De korrugerede sidevægge i de foretrukne udførelsesformer kan have en vilkårlig passende form. Så-10 ledes kan korrugeringerne strække sig på tværs, dvs. i omkredsretningen, eller på langs, dvs. parallelt med den centrale rotationsakse for den hovedsagelig cylindriske beholder, eller diagonalt, dvs. helisk. Yderligere kan korrugeringerne være afrundede, fx si-15 nusformede, eller vinkelformede i deres tværsnitsform. Yderligere, specielt når beholderen er af et relativt fleksibelt materiale, såsom siliconegummi, kan den korrugerede væg være forsynet med støtteanordninger, såsom ribber, ringe, flanger eller lignen-2 0 de, der strækker sig på tværs af korrugeringerne for at medvirke til at fastholde den hovedsageligt cylindriske form i det mindste under rulning af beholderen med væsken omkring den centrale rotationsakse.

Den ovennævnte beholdersidevæg kan være frem-25 stillet af forskellige UV transparente materialer, herunder fx kvarts og andre UV transparente glasarter såsom de, der fås under handelsnavnene Spectrosil og Vitreosil; siliconer; celluloseprodukter, såsom cellefan (handelsnavn); og plastmaterialer, såsom poly-30 tetrafluoroethylen (PTFE), fluorineret ethenpropen (FEP) og fortrinsvis lavdensitetspolyethylen (LDPE) eller polyvinylchlorid (PVC).

Yderligere foretrukne egenskaber og fordele ved opfindelsen vil fremgå af den følgende detaljere-35 de beskrivelse, ved hjælp af eksempler på foretrukne udførelsesformer, under henvisning til tegningen, hvor DK 175119 B1 7 fig. 1 viser et skematisk tværsnit gennem et første apparat ifølge opfindelsen med en første udførelsesform for beholderen, fig. 2 et vertikalt længdesnit gennem et til-5 svarende apparat med en anden udførelsesform for beholderen, fig. 3 et snit, svarende til fig. 1, af en yderligere udførelsesform, fig. 4 et perspektivisk sidebillede af en yder-10 ligere udførelsesform, fig. 5 et tværsnit gennem endnu en udførelsesform.

Fig. 1 viser et UV bestrålingsapparat 1, der omfatter en beholder, i form af en hovedsagelig cy-15 lindrisk pose 2 af siliconegummi, monteret på bæreruller 3, hvoraf i det mindste én drives til rulning af posen 2. Posen 2 har korrugerede sidevægge 4, idet korrugeringerne 5 strækker sig på langs parallelt med den centrale rotationsakse 6 for posen 2. Adskillige 20 UV strålingslamper 7 er placeret over og omkring posen 2 parallelt med dens langsgående akse 6 for bestråling af en blodproduktvæske 8 indeholdt i posen 2, og specielt da en tynd film 9 deraf føres op omkring den indvendige side 10 af sidevæggen 4, der 25 dukker op af hovedmassen 11 af væsken 8 med korrugerede sidevægge, opnås en langt større effektiv bestrålingszone end med en sædvanlig cylindrisk beholder på grund af en lav indtrængning af ultraviolet stråling i blod og lignende væsker, hvilket muliggør 30 en væsentligt reduceret behandlingstid for sterilisering.

For at fastholde en i det væsentlige cylindrisk form af posen 2, er der fortrinsvis anbragt afstivende anordninger, såsom aksialt i afstand fra hinanden 35 anbragte ringe 12 og/eller flanger 13, der strækker sig på tværs mellem modstående korrugeringssidevægge 14 .

8 UIV Ί/Dliy Dl

En anden form for pose er vist i fig. 2, hvor dele, der svarer til de i fig. 1 viste, har samme referencenumre. I dette tilfælde strækker korrugerin-gerae 15 sig ringformede, hvorved de medvirker til at 5 fastholde en hovedsagelig cylindrisk form af posen 2 uden behov for yderligere afstivning af flasken, og som også tillader aksial kompression eller ekspansion af posen og følgelig variation af dens indre volumen.

I denne flaske har korrugeringerne en indbyrdes af-10 stand på omkring 10 mm. Totallængden af flasken er omtrentlig 260 mm og den udvendige diameter omtrentlig 50 mm, og sidevæggene har en tykkelse i området fra 0,6 til 0,8 mm. Figurerne 3 og 4, hvor dele, der svarer til delene i fig. 1 og 2, har samme reference-15 numre, viser alternative udførelsesformer, hvori beholderen 16 har form af en tyndvægget almindelig rørformet pose 17 af siliconegummi forsynet med vægstøt-teanordninger 18, der omfatter et UV transparent cylindrisk glasrør 19 i udførelsesformen vist i fig. 3 20 og et cylindrisk trådnetbur 20 i udførelsesformen i fig. 4. På denne måde kan posen 17 umiddelbart rulles under en UV bestrålingsfase, medens den er fuldt sammenklappelig før indføring af biologisk væske 8 deri.

Fig. 5 viser en beholder i form af en halvstiv 25 skruelågsflaske 21 af teflon PFA (perfluoroalkoxy) med et volumen på 500 eller 1000 ml med en vægtykkelse på omtrentligt 1,5 til 2 mm, som er kommercielt tilgængelig fra Azlon Products Ltd. London, England.

Flasken 21 er enkelt anbragt på to ruller 3, hvoraf 30 én 22 er drivmæssigt i indgreb med en elektrisk drivmotor 23. UV lamperne 7 er i dette tilfælde forsynet med reflektorer 24 for at maksimere effektiviteten ved at koncentrere strålingen på væsken 6.

Motoren 23 og lamperne 7 er forbundet med en 35 timerstyreenhed 25 udformet og indrettet til at styre varigheden af bestrålingen. Fortrinsvis omfatter ap-paratet kredsløbsanordninger (ikke vist) til detektering og indikering af lampefejl for at advare opera- DK 175119 B1 9 tøren om faren for ufuldstændig bestråling, hvis en eller flere lamper svigter under behandlingen.

Eksempel 1, behandling af humant blod.

Veneblod (250 ml) tappes fra en sund ung voksen 5 person i en flaske (250 ml eller 500 ml) fremstillet . af siliconegummi (Dunlop Precision Rubbers Limited,

Loughborough, England) , med en form som vist i fig.

1, og som indeholder 2000 enheder konserveringsmiddelfri heparin (Weddell Pharmaceuticals LTD., London, 10 UK) eller et andet antikoaguleringsmiddel fx CPDA.

Flasken rulles med fra 10 til 250, fx 140, omdrejninger pr. minut i fra 5 til 30, fx 15, minutter under adskillige UV udsendende fluorescensrør, der strækker sig parallelt med flasken. Bestrålingskamme-15 ret luftkøles med en blæser.

Sterilisationen af blodet overvåges ved hjælp af en eller flere af følgende procedurer: (a) Separation af lymfocytter, kultur og efterfølgende dosering med tritieret thymidin og efterfølgende 20 væskescintillationstælling.

(b) Separation af lymfocytter, kultur og undersøgelse ved elektronmikroskopi.

(c) Separation af lymfocytter og observation af reaktion på vævsfarvning.

25 (d) Kultur af bakterier ved standardlaboratoriemeto der.

(e) Vækst af virus ved standardlaboratoriemetoder.

(f) Studie af protozoer ved lys- og elektronmikroskopi og ved in vivo indføring i en dyreart.

30 (g) Studie af biologisk adfærd for blodplader ved standard in vitro hæmatologiske teknikker, fx adfærd i et aggregometer og efter eksponering med collagen, ATP etc.

Eksempel 2, inaktivering af bakterier i væske-35 prøver.

Under brug af apparatet i fig. 1 blev inaktiveringen af bakterier, ved brug af apparatet og proceduren i eksempel 1, overvåget som følger: DK 175119 B1 10

Bakterier, enten gram positive (stafylokocus albus) eller gram negative (E. coli) eller sporedannende (B. subtilis), blev tilført i koncentrationen 109 pr. ml til fuldblod eller væskemedie og underka-5 stet rotation i UV strålingsfeltet, og prøver udtaget med 5 minutters intervaller vistes at være progressivt slået ihjel, således at efter omtrentlig 20 minutter kan blodet/mediet vises at være sterilt ved normale mikrobiologiske metoder. Kontaminationen i 10 systemer, der kan forestilles at blive behandlet, ville i praksis aldrig nærme sig en koncentration af bakterier så høj som 109 celler pr. ml.

Claims (11)

1. Apparat (1) til brug ved ultraviolet bestråling, hvilket apparat omfatter en ultraviolet strålingskilde (7) udstrålende ultraviolet stråling ved 5 en effektiv inaktiveringsbølgelængde, en bæreanordning (3) til understøtning af en substans, der skal bestråles under apparatets (1) brug, og en drejemekanisme til tilvejebringelse af en relativ drejebevæ-gelse mellem den ultraviolette strålingskilde {7) og 10 substansen under apparatets brug, kendetegnet ved, at apparatet (1) omfatter en beholder (2) for substansen i form af en biologisk væske, hvilken beholder (2) har sidevægge (4), der i det væsentlige er transparente for den ultraviolette stråling, en 15 drejende beholderbæreanordning (3) og en drivmekanisme (23) til direkte eller indirekte at dreje beholderen (2) på bæreanordningen (3), og at den ultraviolette strålingskilde (7) er placeret således i forhold til bæreanordningen (3), at den kan bestråle 20 i det mindste en del af den drejende beholder (2) på bæreanordningen (3) med ultraviolet stråling til sterilisering af et tyndt lag (9) af væsken (8) i nærheden af sidevæggenes (4) vægoverflade (10).

2. Apparat ifølge krav l, kendetegnet 25 ved, at beholderen ’ (2) sædvanligvis er rørformet.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at beholderbæreanordningen (3) omfatter ruller til at rulle beholderen (2) på.

4. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 1 30 til 3, kendetegnet ved, at der benyttes en UV strålingskilde (7), som frembringer UV stråling i bølgelængdeområdet fra 100 til 400 nm.

5. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at der benyttes en 35 beholder med sidevæggemidler (4) af et UV-transparent materiale udvalgt blandt UV-transparent glas-, silicone-, cellulose og plastmaterialer. DK 175119 B1

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der benyttes et plastmateriale udvalgt blandt polytetrafluoroethylen, fluorineret ethenpropen, lav-densitetspolyethylen og polyvinylchlorid.

7. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at beholderen har t korrugerede sidevæggemidler (4) .

8. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at beholderen har 10 fleksible sidevæggemidler (4) , der i det væsentlige er sammenklappelige, når beholderen er tom.

9. Fremgangsmåde til inaktivering af uønskede mikroorganismer i en substans, omfattende tilvejebringelse af en relativ drejebevægelse mellem sub- 15 stansen og en ultraviolet strålingskilde (7), kendetegnet ved, at der tilvejebringes et apparat (1) ifølge krav 1, at anbringe beholderen (2) indeholdende substansen i form af en biologisk væske (8) på den drejende beholderbæreanordning (3) , at 20 igangsætte drivmekanismen (23) til at dreje beholderen (2) på bæreanordningen (3) , og at tænde den ul-traviolette strålingskilde (7) , som bestråler væsken (8) i beholderen (2) i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at inaktivere de uønskede mikroorganismer 25 deri.

10. Beholder til brug i et apparat (1) ifølge krav 3, kendetegnet ved, at beholderen omfatter en hovedsageligt rørformet pose (2) med sidevæggemidler (4) , der i det væsentlige er transparente 30 for den ultraviolette stråling.

11. Beholder ifølge krav 10, kendetegne t ved, at midler til afstivning af sidevæggene (4) er udformet sammen med sidevæggene (4) og omfatter korrugeringer (15), udformet i sidevæggene (4), 35 som udstrækker sig i omkredsretningen, aksialt og/eller skråt i forhold til beholderens (2) centrale rotationsakse.